同步輻射X射線顯微成像的新方法和新技術(shù).pdf

1、自從1895年威廉·康拉德·倫琴（Wilhelm Conrad R(o)ntgen，1845年-1923年）發(fā)現(xiàn)X射線之日起，X射線就被廣泛地應(yīng)用在成像領(lǐng)域。由于X射線本身具有波長短、穿透能力強的特點，使其能夠很好的填補可見光顯微鏡和電子顯微鏡之間的空白，給研究者提供了高空間分辨和厚樣品三維成像的潛力。同步輻射光源的發(fā)展為X射線成像技術(shù)帶來了質(zhì)的飛躍，由于同步輻射光源具有高亮度、高通量、高準直度、精確可控等特點，使得之前無法實施的成像方

2、案得到實現(xiàn)。近些年來，人們發(fā)展了很多基于同步輻射的X射線顯微成像的新理論和新方法，例如，Zernike相襯成像、CDI成像、吸收譜成像、X射線熒光成像等等。
　　本論文總結(jié)了目前較為常見的基于同步輻射裝置的X射線顯微成像方法，介紹了各種方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、成像特性以及各自的應(yīng)用范圍等。
　　本論文的主要工作是圍繞同步輻射X射線顯微成像技術(shù)開展了三種成像新理論、新方法的研究:
　　1.提出結(jié)構(gòu)暗場X射線顯微術(shù)。該方法通過改變

3、前段聚焦鏡的數(shù)值孔徑，收集不同級次的散射部分信息以達到區(qū)分系統(tǒng)分辨率以下的信號的目的。通過建立數(shù)值模型，計算光強-數(shù)值孔徑曲線，分析該曲線的變化情況以獲取系統(tǒng)分辨率以下的信息。另外進行了可見光波段的驗證性實驗，實驗結(jié)果與模擬計算結(jié)果一致，證明了結(jié)構(gòu)暗場X射線顯微術(shù)的正確性。
　　2.提出一種基于相位襯度的元素分辨成像方案。該方法利用吸收邊附近元素相位突變的特性，采用不同能量下的相襯成像來達到元素分辨的目的。分別計算了基于Zerni

4、ke相襯和TXM吸收的元素分辨成像方法樣品處光子數(shù)密度，分析兩種方法得到相同圖像質(zhì)量（信噪比）所需的光子數(shù)密度用以比較兩者的優(yōu)劣。結(jié)果表明，對于小尺寸樣品而言，相襯元素分辨成像方法所需的光子數(shù)密度更小，也就是說樣品接收到的輻射劑量更低。最后對細胞中金屬納米顆粒體系進行模擬實驗，結(jié)果與計算分析相符。
　　3.提出一種正負相移雙金屬波帶片方案。該方案利用元素在吸收邊附近出現(xiàn)負數(shù)相移的特性，結(jié)合另一種正常相移金屬，制作出雙金屬波帶片。計